石化专业毕业论文及答辩

1、承德石油高等专科学校2010届毕 业 设 计说 明 书设计题目： 竖罐炼锌现状及发展 班 级： 化工1010班 学生姓名： 刘佳 指导教师： 李红耀 完成日期： 2013 年 6 月 9 日化工系毕业设计（论文）任务书一、题目 竖罐炼锌现状及发展 设计学生姓名： 刘佳 二 、题目说明： 本题应达到的基本要求1. 认真查阅资料。2. 本着科学的态度，按照实验步骤完成实验。三、题目进度安排（步骤、程序、时间） 第 1 - 6周：准备、查阅资料。第 7 - 13周：跟随班长了解竖罐炼锌流程 。第14-15周：总结数据，撰写毕业论文。第16-18周：整理论文、准备答辩。交出任务时间:2013年 3 月

2、 2 日；完成日期 6 月 10 日学生交出全部设计（论文）期限2013年 6 月 12 日指导教师 李红耀 学生签名 刘佳 摘 要论文研究了高分子复合粘合剂，对火法竖罐炼锌中球团矿性能的影响，讨论了高分子粘合剂的浓度、高分子粘合剂的加入量、膨润土和干煤焦油的加入量、球团的成型压力、锌矿粉和煤粉的粒度等对球团矿性能的影响。关键词：管式加热炉；类型；结构；传热系数；炉温、炉压；节能。ABSTRACTThe paper finished tube type heating furnace process design, including combustion chamber, radiation

3、, convection chamber, waste heat recovery and ventilation system, module, the radiation chamber temperature, furnace tube, the heat intensity of the surface of convection chamber medium outlet temperature, exhaust gas temperature and other parameters, applicable to constant decompression, reforming,

4、 coking and other different uses, cylinder furnace, double room, double side radiant furnace of vertical type vertical furnace for heating furnace of different structure related problems.Through the determination, experience and calculation of heat transfer coefficient of the concrete numerical valu

5、e can be obtained, according to the formula to calculate the heating furnace heat transfer capacity and real heat transfer efficiency of heating furnace, is selected to provide determinants; from the theoretical analysis of the factors affecting the efficiency of heating furnace. Conclusion: exhaust

6、 gas loss of heating 目 录前 言.7第一章 锌及其主要伴生元素的性质.1.1锌及锌矿中主要伴生元素的物理性质.1.2锌及锌矿中主要伴生元素的宏观性质.1.3锌及锌矿中主要伴生元素的物质结构.1.4锌及其主要伴生元素和化合物的热力学性质.1.5锌的用途.第二章 竖罐炼锌原理.2.1基本原理.14第三章 竖罐炼锌流程.3.1竖罐炼锌简化流程.3.2竖罐炼锌流程图.第四章 焙烧.4.1焙砂中ZnO的还原.4.2焙砂中其他物质的还原.4.3焙烧的目的.4.4焙烧的程度.第五章 Zn蒸气的冷凝.5.1冷凝反应.195.2还原蒸馏气体组成的组成.5.3蓝粉的生成.5.4冷凝设备.5.

7、4.1铅雨冷凝器的优点.5.4.2铅雨冷凝器的缺点. 5.5冷凝影响因素. 第六章 精馏法精炼.6.1粗锌精馏精炼的原理.6.2精馏的设备与工艺6.3粗锌精馏精炼的过程.第四章 结 论.23参考文献24致 谢.25前 言我国锌矿资源丰富，已查明的储量居世界前列。炼锌技术源于我国，约在十五六世纪以前我国采炼技术和规模居世界领先地位。竖罐炼锌技术已经有近百年的发展史，该技术已经在国外消失，只在中国还表现出较强的生命力。经过几代人的不懈努力，竖罐炼锌技术有了很大提高，其中葫芦岛锌厂代表当今竖罐炼锌技术的最高水平。为了确保竖罐炼锌技术的不断提高，就要不断总结经验教训，以促进竖罐炼锌技术的不断发展。第一

8、章 锌及其主要伴生元素的性质1.1锌及锌矿中主要伴生元素的物理性质锌是银白色的金属，断面有金属光泽，结晶为最密堆积的六方晶格。锌矿中主要的伴生元素在元素周期表中属于B族、B族和B族的Pb、Zn、Cd、Hg、Sn、Sb、Bi、As、In、Ge和Ag、Au等。1.2锌及锌矿中主要伴生元素的宏观性质物理性质：熔点、熔化热、沸点、汽化热、蒸气压、密度、摩尔体积、线膨胀系数、弹性模数、电阻率、磁化率、表面张力、粘度等1.3锌及锌矿中主要伴生元素的物质结构 电子层结构、极化率、粒子半径、金属键半径、离子半径、离子势、原子和离子的电离能、放射性同位素、电负性、磁化率等1.4锌及其主要伴生元素和化合物的热力学

9、性质锌主要化合物的热力学性质、水溶液中有关电极反应的标准氧化还原电势、水溶液体系的热力学数据等1.5锌的用途金属锌有着广泛的用途，用量仅次于铜和铝，在国民经济中占有重要的地位。世界上，锌约有一半用于镀锌工业，其次是用来制造合金，如用锌、铜制造黄铜，铜、锌、锡形成青铜合金，铜、锌、铅、形成抗磨合金，以及压铸合金等。锌的化合物也有各种各样用途。氧化锌在橡胶工业有作添加剂，在化学工业中用作白色颜料，也可以用作防腐涂料浸润木材起保护作用。在冶金工业中，利于锌从氰 东北大学硕士学住论文 第一章引言化溶液中置换会，在粗铅精致时用丁提取贵金属在湿法炼锌生产过程中净化溶液，除去铜、镉等杂质。第二章 竖罐炼锌原

10、理2.1 基本原理火法炼锌是先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的ZnS变为ZnO，然后用碳质还原剂还原得到锌蒸气，再进一步蒸馏提纯得精炼锌。按冶炼设备不同可分鼓风炉、竖罐、电炉、平罐等炼锌方法。平罐炼锌在20 世纪前是唯一的炼锌方法，是一种简单而又落后的炼锌方法，由于能耗高，生产率低，目前已基本淘汰。第三章 竖罐炼锌流程3.1 竖罐炼锌简化流程焙烧 还原蒸馏 精炼3.2竖罐炼锌流程图第四章 焙烧4.1焙砂中ZnO的还原火法炼锌是基于在高温（>1273K）ZnO能被碳质还原剂还原，主要反应为：ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g)C(s) + CO2(g)

11、 = 2CO(g)总反应为： ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)4.2焙砂中其他物质的还原存在于焙砂中的铁酸锌（ZnO.Fe2O3）在蒸馏过程中可被CO还原：ZnO.Fe2O3+CO=ZnO+2FeO+CO2ZnO+CO=Zn+CO2焙砂中的硅酸锌在配入石灰后也容易还原，但焙砂中的ZnSO4和ZnS不被还原完全进入蒸馏残渣中而引起锌的损失。4.3焙烧的目的完全脱硫，得到金属氧化物组成的焙烧矿（焙砂），从而可使蒸馏得到的锌较纯，避免蒸馏过程锌成为硫化锌而造成的锌的损失。4.4焙烧的程度焙烧是完全的氧化焙烧(死焙烧)。这是因为火法冶炼是在强还原性气氛中使氧化锌被一氧化碳还原

12、成金属锌，在现有工艺条件下硫化锌是不能被还原成金属锌的。第五章Zn蒸气的冷凝5.1冷凝反应还原蒸馏得到的锌蒸气必须在冷凝器中冷凝成液体锌。Zn(g) Zn（l）锌蒸气的冷凝是相变过程，为使气态锌转化为液态锌，必须使锌蒸气温度降到沸点下（<1180K）。实际生产中，降低冷凝温度直到接近锌的熔点，使剩余的锌蒸汽压接近零，可获得最大冷凝效率。5.2还原蒸馏气体组成的组成还原蒸馏产生的气体是Zn蒸气、CO和少量的CO2的混合气，锌蒸汽的含量不超过50%。5.3蓝粉的生成如锌蒸汽刚冷凝成小液滴，其表面即被氧化，生成氧化物薄膜，最终凝固成细粉，即蓝粉。引起蓝粉的主要因素为CO2，这是因为反应：ZnO

13、 + CO = Zn(g) + CO2 为吸热反应，所以当炉气中温度下降时CO2将使产出的锌蒸气再氧化成ZnO，并包裹在锌液滴的表面，形成蓝粉，降低冷凝效率。为了防止氧化反应的发生，尽可能在高温下直接将锌蒸气导入冷凝器内，使之急冷。5.4冷凝设备有锌雨飞溅式冷凝器和铅雨飞溅式冷凝器两类。鼓风炉炼锌得到的Zn蒸气浓度低，因此生产中采用高温密闭炉顶和铅雨冷凝的方法。利用铅雨冷凝时，利用锌在液体铅中有一定溶解度，降低冷凝下来的锌的活度，从而保护锌不被炉气中的CO2所氧化。5.4.1铅雨冷凝器的优点铅的价格便宜，熔点较锌低而沸点较锌高，在锌的冷凝温度下呈液态且蒸气压低；在锌的冷凝温度下铅不易氧化，且与

14、锌部分互溶，溶解度随温度的升高而增大；锌在铅液中的活度系数小于1，冷凝炉气对铅液中锌的氧化比纯锌液要困难。5.4.2铅雨冷凝器的缺点由于锌在铅中的溶解度随温度的变化率很小，使铅液的循环量很大，是冷凝锌量的417倍。5.5冷凝影响因素（1）过冷蒸汽中凝结核心出现的速度。（2）蒸气压降低速度。（3）冷凝器排出热量的速度。第六章 精馏法精炼6.1粗锌精馏精炼的原理粗锌精馏精炼的基本原理是利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别，在高温下使它们与锌分离。 粗锌中可能含有的杂质金属，按其蒸气压或沸点分两类：(1) 蒸气压高于(或沸点低于)锌的杂质如Cd等。 (2) 蒸气压低于(或沸点高于)锌的杂质元素如Pb、

15、In、Fe、Cu等生产中常将脱除沸点高于锌的杂质金属的过程称为脱铅过程；脱除沸点低于锌的金属杂质的过程称为脱镉过程。 6.2精馏的设备与工艺粗锌精馏精炼的的主要设备是铅塔和镉塔，此外还有熔化炉、铅塔冷凝器、镉塔冷凝器、熔析炉、铸锭炉等。粗锌精馏精炼在精馏塔内完成。精馏塔包括铅塔和镉塔两部分，一般是由两座铅塔和一座镉塔组成的三塔型精馏系统构成。铅塔的主要任务是从锌中分离出沸点较高的Pb、Fe、Cu、Sn、In等元素，镉塔则实现锌与镉的分离。6.3粗锌精馏精炼的过程粗锌精馏精炼在精馏塔内完成。 锌精馏塔一般由两座铅塔和一座镉塔组成一生产组，铅塔由50-60个碳化硅盘所叠成，铅塔下部四周用煤气或重油

16、加热，铅塔燃烧室的温度控制在13231423K之间，上部保温。加热部分的塔盘为浅W型，叫蒸发盘。上部塔盘为平盘，叫回流盘。蒸发盘设在下部，以保证大量金属锌的蒸发。相邻两塔盘互成180交错砌成。为了不使铅蒸气达到塔的上部，在蒸发盘与回流盘之间，有一空段，高约1米，不装塔盘，被蒸发的铅在此被冷凝下来在铅塔中未被冷凝的锌、镉蒸气从铅塔最上层逸出，经铅塔冷凝器冷凝为液体（含镉1%）后进入镉塔分离锌和镉，燃烧室温度控制在1100左右，发生与在铅塔中相同的冷蒸发和冷凝过程。最后，从镉塔最上层逸出的富镉蒸气，进入进入镉冷凝器冷凝为Cd-Zn合金(515%Cd)，这种合金是生产镉的重要原料。镉塔的最下层聚积了

17、除去镉纯锌液，铸锭后即为商品纯锌。本文通过对管式加热炉结构、类型的研究可以在一定基础上充分了解到加热炉的相关知识，通过图片了解到部分加热炉的样式，在管式加热炉的选用以及用途方面有了进一步的提高；其次对传热系数的研究可简单懂得传热的基本计算以及对相关计算的注意事项，对以后工作时的应用需要奠定基础；在加热炉节能改造方面指出提高管式加热炉热效率的具体措施。通过对传热的基本方式的学习可进一步巩固此专业知识（热对流、热辐射以及热传导）；通过以上的叙述分析，我们可以知道，加热炉的技术改造措施主要有：（1）增加了热管式空气预热器；（2）采用了加热炉全密封技术；（3）采用了新的结构和密封材料，控制了不必要的泄

18、漏和散热。在节约燃料方面也可有具体的操作可行性，具体方案有：（1）降低排烟温度；（2）提高空气入炉温度；（3）合理控制过剩空气系数。 加热炉主要从工艺、设备、对空气进行预热以及操作中控制参数以达到节能的目的。参考文献1钱家麟.式加热炉，中国石化出版社（北京）2003，201-2092陈敏恒.化工原理.化学工业出版社.3刘盛州,王烽, 陈天禄.高等化学学报，2001, 22 (3), 494-497.4须文波.管式加热炉对于流受热面的吹灰优化研究,石油与天然煤气化工 2006/015刘倡议.高效空气雾化油燃烧现象器的预设与在小规模管式加热炉中的应用研究, 锅炉技能, 2005/026姜喜成.管式辐射加热钢丝热措置惩罚炉的研究,金属制品,2006/047危木建.步进式加热炉筋管绑扎料施工工艺探讨,安徽冶炼金属科学技术生业学院学报,2006/02 致 谢本论文是在李红耀老师的亲切关怀和悉心指导下完成的您严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，李红耀老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此，我还要感